Kada je u pitanju automatizacija procesa u petrohemijskoj industriji, često dolazi do izražaja stereotip da je proizvodnja složena, što znači da je tu automatizovano sve do čega se može doći zahvaljujući automatizovanim sistemima upravljanja procesima. Zapravo ne baš tako.
Petrohemijska industrija je zaista dosta dobro automatizovana, ali to se tiče osnovnog tehnološkog procesa, gde je automatizacija i minimizacija ljudskog faktora kritična. Svi povezani procesi nisu automatizirani zbog visoke cijene rješenja za automatizirano upravljanje procesima i izvode se ručno. Stoga, situacija u kojoj svakih nekoliko sati zaposlenik ručno provjerava da li je ova ili ona cijev pravilno zagrijana, da li je potreban prekidač uključen i da li je ventil uvučen, da li je nivo vibracija ležaja normalan - to je normalno .
Većina nekritičnih procesa nije automatizovana, ali to se može uraditi korišćenjem tehnologija Interneta stvari umesto automatizovanih sistema kontrole procesa.
Nažalost, ovdje postoji problem - jaz u komunikaciji između kupaca iz petrohemijske industrije i samih proizvođača željeza, koji nemaju kupce u industriji nafte i plina i, shodno tome, ne dobijaju informacije o zahtjevima opreme za upotrebu. u agresivnim, eksplozivnim područjima, u teškim klimatskim uslovima itd.
U ovom postu ćemo govoriti o ovom problemu i kako ga riješiti.
Internet stvari u petrohemiji
Za provjeru nekih parametara koristimo prolazne preglede u svrhu vizualne i taktilne kontrole nekritičnih komponenti instalacije. Jedan od uobičajenih problema je vezan za dovod pare. Para je rashladno sredstvo za mnoge petrokemijske procese, a od toplane se do završnog čvora dovodi kroz duge cijevi. Treba uzeti u obzir da se naše tvornice i instalacije nalaze u prilično teškim klimatskim uvjetima, zime u Rusiji su oštre, a ponekad se neke cijevi počnu smrzavati.
Stoga, prema propisima, određeno osoblje mora jednom na sat obaviti obilazak i mjeriti temperaturu cijevi. U razmjerima cijele tvornice, to je veliki broj ljudi koji gotovo ništa ne rade osim hodaju okolo i dodiruju cijevi.
Prvo, to je nezgodno: temperature mogu biti niske, a morate hodati daleko. Drugo, na ovaj način je nemoguće prikupljati, a posebno koristiti podatke o procesu. Treće, to je skupo: svi ti ljudi moraju da rade korisniji posao. Konačno, ljudski faktor: koliko se tačno meri temperatura, koliko se to redovno dešava?
I to je samo jedan od razloga zašto su rukovodioci postrojenja i instalacija prilično ozbiljno zabrinuti za minimiziranje uticaja ljudskog faktora na tehničke procese.
Ovo je prva korisna studija slučaja moguće upotrebe IoT-a u proizvodnji.
Drugi je kontrola vibracija. Oprema ima elektromotore, a mora se izvršiti kontrola vibracija. Za sada se izvodi na isti način, ručno - jednom dnevno ljudi šetaju i posebnim instrumentima mjere nivo vibracije kako bi bili sigurni da je sve u redu. Ovo je opet gubljenje vremena i ljudskih resursa, opet utjecaj ljudskog faktora na ispravnost i učestalost ovakvih rundi, ali najvažnija mana je što ne možete raditi s takvim podacima, jer praktički nema podataka za obradu i nemoguće je preći na servisiranje dinamičke opreme na osnovu stanja.
A to je sada jedan od glavnih trendova u industriji - prelazak sa rutinskog održavanja na održavanje bazirano na stanju, uz čiju pravilnu organizaciju se održava aktivna i detaljna evidencija radnih sati opreme i puna kontrola njenog trenutnog stanja. Na primjer, kada dođe vrijeme da provjerite pumpe, provjerite njihove parametre i vidite da je za to vrijeme pumpa A uspjela akumulirati potreban broj sati motora za servisiranje, ali pumpa B još nije, što znači da može' još nije servisiran, prerano je.
Generalno, to je kao da menjate ulje u automobilu svakih 15 kilometara. Neko to može izvući za šest mjeseci, nekome će trebati godinu dana, a nekome i duže, ovisno o tome koliko se određeno vozilo aktivno koristi.
Isto je i sa pumpama. Osim toga, postoji i druga varijabla koja utječe na potrebu održavanja - povijest indikatora vibracija. Recimo da je historija vibracija bila uredna, pumpa također nije radila na sat, što znači da je još ne moramo servisirati. A ako povijest vibracija nije normalna, onda se takva pumpa mora servisirati čak i bez radnih sati. I obrnuto - sa odličnom istorijom vibracija, servisiramo je ako su sati odrađeni.
Ako sve ovo uzmete u obzir i na ovaj način obavljate održavanje, možete smanjiti troškove servisiranja dinamičke opreme za 20 ili čak 30 posto. S obzirom na obim proizvodnje, ovo su vrlo značajne brojke, bez gubitka kvaliteta i bez ugrožavanja nivoa sigurnosti. A ovo je gotov slučaj za korištenje IIoT-a u poduzeću.
Postoje i brojni šalteri sa kojih se informacije sada prikupljaju ručno („Išao sam, pogledao i zapisao“). Takođe je efikasnije sve ovo servirati na mreži, da vidite u realnom vremenu šta se i kako koristi. Ovaj pristup će uvelike pomoći u rješavanju problema korištenja energetskih resursa: znajući točne brojke potrošnje, možete, na primjer, dopremiti više pare u cijev A ujutro, a više pare u cijev B uveče, na primjer. Na kraju krajeva, sada su stanice za grijanje izgrađene s velikom marginom kako bi sve komponente precizno opskrbile toplinom. Ali možete graditi ne sa rezervama, već mudro, optimalno raspoređujući resurse.
Ovo je moderna odluka vođena podacima, kada se odluke donose na osnovu punog rada sa prikupljenim podacima. Danas su posebno popularni oblaci i analitika; ove godine na Open Innovations bilo je mnogo govora o velikim podacima i oblacima. Svi su spremni da rade sa velikim podacima, obrađuju ih, pohranjuju, ali prvo se podaci moraju prikupiti. Manje se priča o tome. Danas je vrlo malo pokretanja hardvera.
Treći slučaj IoT-a je praćenje osoblja, navigacija perimetra, itd. Koristimo ovo za praćenje kretanja zaposlenika i praćenje zabranjenih područja. Na primjer, u zoni se izvode neki radovi tokom kojih u njoj ne bi trebalo biti stranaca - a to je moguće vizualno kontrolisati u realnom vremenu. Ili je linijski radnik otišao provjeriti pumpu, i već je dugo s njom i ne miče se - možda se osobi nije dobro i treba joj pomoć.
O standardima
Drugi problem je što ne postoje integratori spremni da naprave rješenja za industrijski IoT. Jer još uvijek nema utvrđenih standarda u ovoj oblasti.
Na primjer, kako je kod kuće: imamo wifi ruter, možete kupiti nešto drugo za pametnu kuću - kuhalo za vodu, utičnicu, IP kameru ili sijalice - spojite sve na postojeći wifi i sve će raditi . Sigurno će raditi, jer je wifi standard po kojem je sve prilagođeno.
Ali u oblasti rješenja za preduzeća standardi ovog nivoa rasprostranjenosti ne postoje. Činjenica je da je sama komponentna baza postala pristupačna relativno nedavno, što je omogućilo hardveru na takvoj bazi da se takmiči s ljudskim resursima.
Ako uporedimo vizuelno, brojevi će biti približno iste skale.
Jedan senzor automatizovanog sistema upravljanja za industrijsku upotrebu košta oko 2000 dolara.
Jedan senzor LoRaWAN košta 3-4 hiljade rubalja.
Prije 10 godina postojali su samo automatizirani sistemi upravljanja procesima, bez alternativa, LoRaWAN se pojavio prije 5 godina.
Ali ne možemo samo uzeti i koristiti LoRaWAN senzore u našim preduzećima
Odabir tehnologije
Sa kućnim wifijem sve je jasno, sa uredskom opremom sve je otprilike isto.
Ne postoje popularni i često korišteni standardi u smislu IoT-a u industriji. Postoji, naravno, gomila različitih industrijskih standarda koje kompanije razvijaju za sebe.
Uzmimo, na primjer, bežični HART, koji su napravili momci iz Emersona - također 2,4 GHz, skoro isti wifi. Područje takve pokrivenosti od tačke do tačke je 50-70 metara. Kada uzmete u obzir da površina naših instalacija premašuje veličinu nekoliko fudbalskih terena, postaje tužno. A jedna bazna stanica u ovom slučaju može pouzdano servisirati do 100 uređaja. I sada postavljamo novu instalaciju; u početnim fazama već postoji više od 400 senzora.
A tu je i NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), koji pružaju mobilni operateri. I opet, nije za upotrebu u proizvodnji - prvo, jednostavno je skupo (operater naplaćuje promet), a drugo, stvara prejaku ovisnost o telekom operaterima. Ako takve senzore trebate ugraditi u prostore kao što je bunker, gdje nema komunikacije, a tamo trebate instalirati dodatnu opremu, morat ćete se obratiti operateru, uz naknadu i sa nepredvidivim rokovima za izvršenje naloga za pokrivanje objekat sa mrežom.
Nemoguće je koristiti čisti wifi na stranicama. Čak su i kućni kanali zagušeni i na 2,4 GHz i na 5 GHz, a imamo proizvodnu lokaciju sa ogromnim brojem senzora i opreme, a ne samo par kompjutera i mobilnih telefona po stanu.
Naravno, postoje vlasnički standardi zdravog kvaliteta. Ali ovo ne funkcionira kada gradimo mrežu s mnogo različitih uređaja, potreban nam je jedan standard, a ne nešto zatvoreno što će nas opet učiniti ovisnim o jednom ili drugom dobavljaču.
Stoga se čini da je savez LoRaWAN vrlo dobro rješenje; tehnologija se aktivno razvija i, po mom mišljenju, ima sve šanse da poraste do punog standarda. Nakon proširenja frekventnog opsega RU868, imamo više kanala nego u Evropi, što znači da uopšte ne moramo da brinemo o kapacitetu mreže, što LoRaWAN čini odličnim protokolom za periodično prikupljanje parametara, recimo, jednom u 10 minuta ili jednom na sat.
U idealnom slučaju, moramo primati podatke od više senzora svakih 10 minuta kako bismo održali normalnu nadzornu sliku, prikupili podatke i općenito pratili stanje opreme. A u slučaju linijaša, ova frekvencija je u najboljem slučaju jednaka satu.
Šta još nedostaje?
Nedostatak dijaloga
Nedostaje dijalog između proizvođača hardvera i kupaca petrohemije ili nafte i gasa. I ispostavilo se da IT stručnjaci prave odličan hardver sa IT tačke gledišta, koji se ne može masovno koristiti u petrohemijskoj proizvodnji.
Na primjer, komad hardvera na LoRaWAN-u za mjerenje temperature cijevi: objesio ga na cijev, pričvrstio ga stezaljkom, objesio radio modul, zatvorio kontrolnu točku - i to je to.
IT oprema je apsolutno prikladna, ali postoje problemi za industriju.
Baterija 3400 mAh. Naravno, nije najjednostavniji, ovdje je to tionil hlorid, koji mu daje mogućnost da radi na -50 i da ne gubi kapacitet. Ako sa takvog senzora šaljemo informacije svakih 10 minuta, on će isprazniti bateriju za šest mjeseci. Nema ništa loše u prilagođenom rješenju - odvrnite senzor, ubacite novu bateriju za 300 rubalja svakih šest mjeseci.
Šta ako su ovo desetine hiljada senzora na ogromnoj lokaciji? Ovo će potrajati mnogo vremena. Eliminacijom radnih sati utrošenih na prolaze, dobijamo istu količinu vremena za održavanje sistema.
Prilično očigledno rješenje problema je ugradnja baterije ne za 300 rubalja, već za 1000, ali za 19 mAh, morat će se mijenjati jednom u 000 godina. Ovo je u redu. Da, ovo će malo povećati cijenu samog senzora. Ali industrija si to može priuštiti i industriji to zaista treba.
Niko nije casdev, tako da niko ne zna za potrebe industrije.
I o glavnoj stvari
I što je najvažnije, ono o čemu se spotiču je upravo zbog banalnog nedostatka dijaloga. Petrohemija je proizvodnja, a proizvodnja je prilično opasna, gde je moguć scenario lokalnog curenja gasa i formiranja eksplozivnog oblaka. Stoga sva oprema bez izuzetka mora biti otporna na eksploziju. I imati odgovarajuće sertifikate o zaštiti od eksplozije u skladu sa ruskim standardom TR TS 012/2011.
Programeri jednostavno ne znaju za ovo. A zaštita od eksplozije nije parametar koji se jednostavno može dodati gotovo gotovom uređaju, poput nekoliko dodatnih LED dioda. Potrebno je ponoviti sve od same ploče i strujnog kola do izolacije žica.
Šta da radiš
Jednostavno je - komunicirajte. Spremni smo za direktan dijalog, ja se zovem Vasilij Ežov, vlasnik IoT proizvoda u SIBUR-u, možete mi pisati ovde u ličnoj poruci ili mejlom - [email zaštićen]. Imamo gotove tehničke specifikacije, sve ćemo vam reći i pokazati koja nam oprema treba i zašto i o čemu treba voditi računa.
Trenutno već gradimo niz projekata na LoRaWAN-u u zelenoj zoni (gdje za nas zaštita od eksplozije nije obavezan parametar), gledamo kako je uopće i da li je LoRaWAN pogodan za rješavanje problema na takvom skala. Jako nam se dopalo na malim test mrežama, sada gradimo mrežu sa velikom gustinom senzora, gdje je planirano oko 400 senzora za jednu instalaciju. Što se tiče količine za LoRaWAN, to nije mnogo, ali u smislu gustine mreže je već malo. Pa hajde da to proverimo.
Na brojnim izložbama visoke tehnologije, proizvođači hardvera su od mene prvi put čuli o zaštiti od eksplozije i njenoj neophodnosti.
Dakle, ovo je, prije svega, komunikacijski problem koji želimo riješiti. Veoma smo za cusdev, koristan je i koristan za sve strane, kupac dobija neophodan hardver za svoje potrebe, a programer ne gubi vreme na kreiranje nečeg nepotrebnog ili potpuno prepravljanje postojećeg hardvera od nule.
Ako već radite nešto slično i spremni ste da se proširite na sektor nafte, gasa i petrohemije, samo nam pišite.
izvor: www.habr.com